2018届一轮复习人教版化学反应速率和化学平衡状态学案 22页

化学反应速率和化学平衡状态 【学识静思一】 化学反应速率的概念及表示方法 1. 概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，通常用单位时间内　　　　　　　　 或　　　　　　　　来表示。 说明：应注意这里所说的化学反应速率指的是平均反应速率，而不是瞬时反应速率。 一定温度下，锌粒在1 mol·L-1稀盐酸中的反应速率与反应时间的关系如右图所示，图像中的A点的斜 率就是在反应时间t1时刻的瞬时反应速率。 2. 数学表达式：如对于反应aA+bB cC+dD，v(A)=　　　　。 单位：mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1或mol·L-1·h-1。 3. 关系：在同一个化学反应中，用不同物质表示该反应的化学反应速率时，数值可能不相同。对于反 应aA+bB cC+dD，用各物质表示的反应速率分别为v(A)、v(B)、v(C)、v(D)，则v(A)∶v(B)∶v(C)∶ v(D)=　　　　。 4. 同一反应在不同阶段的反应速率的变化 同一反应在不同反应阶段的反应速率一般是不同的，主要原因：反应物浓度的不断变化；而且反应所 引起的热量变化对反应速率也有较大影响。 5. 转化率：α= ×100% 有关反应过程中化学反应速率的计算 1. 反应速率计算的“三段式”模板 以反应4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)为例说明： 现向一容积不变的2 L密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2，4 min后，测得生成的H2O占混合气体体积的 40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是(　　) A. v(N2)=0.125 mol·L-1·min-1　　　　 　B. v(H2O)=0.375 mol·L-1·min-1 C. v(O2)=0.225 mol·L-1·min-1 D. v(NH3)=0.250 mol·L-1·min-1 【解析】　设4 min时，生成6x mol H2O(g)，则 4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g) n(总) 起始量/mol： 4　 3　 0　　 0　 7 变化量/mol： 4x 3x 2x 6x 4 min量/mol： 4-4x 3-3x 2x 6x 7+x 据题意，则有： =0.4，解得x=0.5， -反应物起始浓度 反应物反应后浓度 反应物起始浓度 6 7 x x+ 则4 min内H2O的变化浓度为Δc(H2O)= =1.5 mol·L-1， v(H2O)= =0.375 mol·L-1·min-1， 再由各物质表示的速率之比等于各物质的化学计量数之比，可得各物质表示的反应速率分别为 v(N2)=0.125 mol·L-1·min-1， v(NH3)=0.250 mol·L-1·min-1，v(O2)=0.187 5 mol·L-1·min-1。 【答案】　C 2. 从图像中获取计算的数据 纵坐标可以是物质的量，也可以是物质的量浓度，横坐标是时间。 例如：某温度时，在定容(VL)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如右下图所示。根据 图像可进行如下计算： (1)求某物质的平均速率、转化率，如： v(X)= mol·L-1·s-1， Y的转化率= ×100%。 (2)确定化学方程式中的化学计量数之比，如：X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1-n3)∶(n2-n3)∶n2。 (3)在计算的时候还要注意两点： ①反应系统的体积是否为1 L，若不是1 L，在物质由物质的量转化为物质的量浓度的时候，要以c=n/V进行 转化； ②注意单位要一致，特别要看清楚时间是s还是min。 【冷静归纳】 1．化学反应速率大小的比较方法 由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小， 而要进行一定的转化。 (1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。 (2)换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。 (3)比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应 aA＋bB===cC＋dD，比较 vA a 与 vB b ，若 vA a ＞ vB b ，则 A 表示的反应速率比 B 的大。 2．对于较为复杂的关于反应速率的题目常采用以下步骤和模板计算 (1)写出有关反应的化学方程式。 (2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。 (3)根据已知条件列方程式计算。 3 2 mol L -11.5 4 mol L min ⋅ 1 3 3 - · n n V t 2 3 2 -n n n 例如：反应　　　　　　mA　＋　nB pC 起始浓度(mol·L－1) a b c 转化浓度(mol·L－1) x nx m px m 某时刻浓度(mol·L－1) a－x b－ nx m c＋ px m 【学识静思二】影响化学反应速率的因素 1. 反应速率理论(碰撞理论和活化理论) (1)有效碰撞：　　　　　　　　的碰撞称为有效碰撞。 有 效 碰 撞 必 须 具 备 两 个 条 件 ： 一 是 发 生 碰 撞 的 分 子 具 有 　 　 　 　 　 　 　 　 ， 二 是 分 子 必 须 在　　　　　　　　　。 (2)活化分子：在化学反应中，能量较高，有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子。 活化分子的百分数= ×100% (3)活化能：活化分子具有的最低能量与所有分子的平均能量之差称为活化能。 在下图中，反应的活化能是　　　　，反应热是　　　　。 2. 影响化学反应速率的因素 (1)内因(决定因素)：化学反应速率的大小由参加反应的物质本身的性质所决定。如金属与水反应的速 率：Na　　Mg　　Al。 (2)外因 ①浓度：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以　　　　化学反应速率；减小反应物的浓度， 可以　　　　化学反应速率。固体、液体的浓度是常数。 ②压强：在其他条件不变时，对有气体参加的反应，增大压强，反应速率　　　　；减小压强，反应 速率　　　　。 改变压强就是改变浓度。 ③温度：在其他条件不变时，升高温度，可以　　　　化学反应速率，温度越高，化学反应速率越快(实 验测得，温度每升高10 ℃，化学反应速率通常增大到原来的2~4倍)；降低温度，可以　　　　化学反应速 率，温度越低，化学反应速率越慢。 ④催化剂：使用催化剂可以　　　　化学反应速率(不作特殊强调，一般指正催化剂)。 活化分子数 反应分子数 ⑤反应物颗粒的大小即增大反应物之间的接触面积、构成微小原电池等也能影响反应速率。 【初试规窍】 1．按要求填空 (1)形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：铁______铝(填“大于”、“小于”或 “等于”)。 (2)对于 Zn＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？(填“增大”、“减小”或“不 变”) ①升高温度：________； ②增大盐酸浓度：__________； ③增大锌的质量：__________； ④保持浓度不变增加盐酸体积：____________； ⑤把锌片改成锌粉：____________； ⑥滴入几滴 CuSO4 溶液：____________； ⑦加入 NaCl 固体：____________； ⑧加入 CH3COONa 固体：____________； ⑨加入一定体积的 Na2SO4 溶液：____________。 (3)若把(2)中的稀盐酸改成“稀硝酸”或“浓硫酸”是否还产生 H2，为什么？ 2．一定温度下，反应 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)在密闭容器中进行，回答下列措施对化学反应速率的影响。 (填“增大”、“减小”或“不变”) (1)缩小体积使压强增大：__________； (2)恒容充入 N2：__________； (3)恒容充入 He：__________； (4)恒压充入 He：__________。 3．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH 也会发生变化 (2)温度、催化剂能改变活化分子的百分数 (3)对于反应 A＋B C，改变容器体积，化学反应速率一定发生变化 (4)改变温度，使用催化剂，反应速率一定改变 (5)由于固体物质的浓度视为常数，所以固体反应物改变，化学反应速率一定不会发生变化 答案 1　(1)小于 (2)①增大　②增大　③不变　④不变　⑤增大　⑥增大⑦不变　⑧减小　⑨减小 (3)不会产生 H2，Fe 和稀硝酸反应生成 NO；常温下，Fe 在浓硫酸中钝化。 答案 2　(1)增大　(2)增大　(3)不变　(4)减小 3.(×)(√)(×)(√)(×) 【冷静归纳】 气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时对反应速率的影响 (1)恒容：充入“惰性气体”―→总压增大―→物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→反应速率不变。 (2)恒压：充入“惰性气体”―→体积增大―→物质浓度减小(活化分子浓度减小)―→反应速率减小。 【学识静思三】可逆反应与化学平衡状态 1．可逆反应 (1)定义 在_______下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。 (2)特点 ①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。 ②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都_____(填“大于”或“小于”)100%。 任一组分的浓度都不为零。可逆反应不能进行到底。 2．化学平衡状态 (1)概念 一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度 保持不变的状态。 (2)化学平衡的建立 　　　　　 正反应为什么逐渐减少： 逆反应为什么逐渐增加： 达到平衡时反应物和生成物浓度都不为零。 3.借助速率—时间图像，判断化学平衡移动 1）．概念 可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度 也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程，叫做 化学平衡的移动。 2）．化学平衡移动与化学反应速率的关系 (1)v 正>v 逆：平衡向__________移动。(2)v 正＝v 逆：反应达到平衡状态，________平衡移动。 (3)v 正p＋q 反应物 A 和 B 的转化率均增大 有多种反应物 的可逆反应 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋ qD(g) 同等倍数地增 大反应物 A、B 的量 恒温恒容条 件下 m＋n< p＋q 反应物 A 和 B 的转化率均减小 m＋n＝p＋q 反应物 A 和 B 的转化率均不变 恒温恒压条件下 反应物转化率不变 m>n＋p 反应物 A 的转化率 增大 m0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温　②恒容通入惰性气体　③ 增加 CO 浓度　④减压　⑤加催化剂　⑥恒压通入惰性气体，能提高 COCl2 转化率的是(　　) A．①②④ B．①④⑥ C．②③⑤ D．③⑤⑥ 2．某温度下，在密闭容器中 SO2、O2、SO3 三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0 的正、逆反应速率的影响如图所示： (1)加催化剂对反应速率影响的图像是________(填序号，下同)，平衡________移动。 (2)升高温度对反应速率影响的图像是__________，平衡向________方向移动。 (3)增大反应容器体积对反应速率影响的图像是________，平衡向________方向移动。 (4)增大 O2 的浓度对反应速率影响的图像是__________，平衡向________方向移动。 题组二　 3．一定条件下，向一容积固定的密闭容器中通入 2 mol SO2 和 1 mol O2，发生 2SO2＋O2 2SO3　Δ H<0，一段时间后达到平衡，SO2、O2、SO3 的物质的量分别为 a mol、b mol、c mol，按要求回答下列问题。 (1)平衡后，通入 2molSO2，则 SO2 的转化率________，O2 的转化率________。(填“增大”“减小”或“不 变”，下同) (2)平衡后，通入 2 mol SO2,1 mol O2，则 SO2 的转化率________，O2 的转化率________，SO2 的百分含量 ________，O2 的百分含量__________，SO3 的百分含量__________。 (3)平衡后，通入 a mol SO2，b mol O2，c mol SO3，则 SO2 的转化率________，O2 的转化率________，SO2 的百分含量________，O2 的百分含量________，SO3 的百分含量________。 (4)平衡后，通入 2 mol SO3，则平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)移动，SO2 的百分含量 ________，O2 的百分含量________，SO3 的百分含量________。 (5)平衡后，升温，则 SO2 转化率________，O2 的转化率________，SO2 的百分含量________，O2 的百分含 量________，SO3 的百分含量________。 4．对于以下三个反应，从正反开始进行达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。 (1)PCl5(g) PCl3(g)＋Cl2(g) 再充入 PCl5(g)平衡向________方向移动，达到平衡后，PCl 5(g)的转化率________，PCl 5(g)的百分含量 ______。 (2)2HI(g) I2(g)＋H2(g) 再充入 HI(g)平衡向________方向移动，达到平衡后，HI 的分解率________，HI 的百分含量________。 (3)2NO2(g) N2O4(g) 再充入 NO2(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，NO 2(g)的转化率________，NO 2(g)的百分含量 ________。 5．将等物质的量的 N2、H2 气体充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＜0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡的比较 正确的是(　　) 改变条件 新平衡与原平衡比较 A 增大压强 N2 的浓度一定变小 B 升高温度 N2 的转化率变小 C 充入一定量 H2 H2 的转化率不变，N2 的转化率变大 D 使用适当催化剂 NH3 的体积分数增大 6．在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的 X、Y，发生反应 mX(g) nY(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1。反 应达到平衡时，Y 的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示： c(Y)/mol·L－1 温度/℃气体体积/L 1 2 4 100 1.00 0.75 0.53 200 1.20 0.90 0.63 300 1.30 1.00 0.70 下列说法正确的是(　　) A．m>n B．Q<0 C．温度不变，压强增大，Y 的质量分数减少 D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动 答案 1　B 答案 2　(1)C　不　(2)A　逆反应　(3)D　逆反应 (4)B　正反应 答案 3　(1)减小　增大　(2)增大　增大　减小　减小　增大　(3)增大　增大　减小　减小　增大　(4) 逆反应　减小　减小　增大　(5)减小　减小　增大　增大　减小 答案 4（1）　正反应　减小　增大 （2）　正反应　不变　不变 （3）　正反应　增大　减小 答案 5　B 答案 6　C 【学识静思四】等效平衡 1．含义和原理 在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，______时加入物质的物质的量不同，而达到化 学平衡时，同种物质的百分含量________。 同一可逆反应，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，都能达到相同的平衡。 其中平衡混合物中各物质的含量________。 由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的______无关。因而，同一可逆反应，从不同的状态开始， 只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。 2．规律 等效类型 ① ② ③ 条件 恒温、恒容 恒温、恒容 恒温、恒压 反应的特点 任何可逆反应 反应前后气体分子数 相等 任何可逆反应 起始投料 换算为化学方程式同一 边物质，其“量”相同 换算为化学方程式同 一边物质，其“量” 符合同一比例 换算为化学方程式同 一边物质，其“量” 符合同一比例 质量分数 (w%) 相同 相同 相同 浓度(c) 相同 成比例 相同(气体) 平 衡 特 点 物质的量(n) 相同 成比例 成比例 3.等效平衡主要是比较起始状态 【冷静归纳】 构建恒温恒容平衡思维模式 1.新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。 先平衡后加压模式 2.构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示) 新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。先平衡后合并模式 【初试规窍】 1．在恒温恒容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g) 3C(g)＋D(g)　ΔH＝－Q1 kJ·mol－1(Q1>0)，起始物质 的量如下表所示： 序号 A B C D ① 2 mol 1 mol 0 0 ② 4 mol 2 mol 0 0 ③ 1 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol ④ 0 1 mol 3 mol 1 mol ⑤ 0 0 3 mol 1 mol (1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？ (2) 达 到 平 衡 后 ， ① 放 出 的 热 量 为 Q2 kJ ， ⑤ 吸 收 的 热 量 为 Q3 kJ ， 则 Q1 、 Q2 、 Q3 的 定 量 关 系 为 ________________。 2．在恒温恒容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g) 3C(g)＋D(s)起始物质的量如下表所示： 序号 A B C D ① 2 mol 1 mol 0 0 ② 4 mol 2 mol 0 0 ③ 1 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol ④ 0 1 mol 3 mol 1 mol ⑤ 0 0 3 mol 1 mol 上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？ 3．在恒温恒压条件下，可逆反应 2A(g)＋B(g) 3C(g)＋D(g)起始物质的量如下表所示： 序号 A B C D ① 2 mol 1 mol 0 0 ② 4 mol 2 mol 0 0 ③ 1 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol ④ 0 1 mol 3 mol 1 mol ⑤ 0 0 3 mol 1 mol (1)上述反应达到平衡后，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？ (2)达到平衡后，①放出的热量为 Q1 kJ，②放出的热量为 Q2 kJ，则 Q1 和 Q2 的定量关系为________。 答案 1　(1)①③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量、质量、体积、物质的量浓度、各组分百分 含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。 (2)Q2＋Q3＝Q1 答案 2　①②③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后各组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数) 相同。 答案 3　(1)①②③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量浓度、各组分百分含量(物质的量分数、质 量分数、体积分数)相同。(2)Q2＝2Q1 【组题试练】 题组一　1．对于以下三个反应，从正反应开始进行达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问 题。 (1)PCl5(g) PCl3(g)＋Cl2(g) 再充入 PCl5(g)平衡向________方向移动，达到平衡后，PCl 5(g)的转化率________，PCl 5(g)的百分含量 ______。 (2)2HI(g) I2(g)＋H2(g) 再充入 HI(g)平衡向________方向移动，达到平衡后，HI 的分解率________，HI 的百分含量________。 (3)2NO2(g) N2O4(g) 再充入 NO2(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，NO 2(g)的转化率________，NO 2(g)的百分含量 ________。 题组二　2．恒温恒压下，在一个容积可变的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g) C(g)，若开始时通入 1 mol A 和 1 mol B，达到平衡时生成 a mol C。则下列说法错误的是(　　) A．若开始时通入 3 mol A 和 3 mol B，达到平衡时，生成的 C 的物质的量为 3a mol B．若开始时通入 4 mol A、4 mol B 和 2 mol C，达到平衡时，B 的物质的量一定大于 4 mol C．若开始时通入 2 mol A、2 mol B 和 1 mol C，达到平衡时，再通入 3 mol C，则再次达到平衡后，C 的物 质的量分数为 a 2－a D．若在原平衡体系中，再通入 1 mol A 和 1 mol B，混合气体的平均相对分子质量不变 题组三　3．有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。一定温度下，在甲中加入 2 mol N2、3 mol H2，反应 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)达到平衡时生成 NH3 的物质的量为 m mol。 (1)相同温度下，在乙中加入 4 mol N2、6 mol H2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时， 生成 NH3 的物质的量为________mol(从下列各项中选择，只填字母，下同)；若乙的容积与甲的容积始终相 等，乙中反应达到平衡时，生成 NH3 的物质的量为________mol。 A．小于 m B．等于 m C．在 m～2m 之间 D．等于 2m E．大于 2m (2)相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入 1 mol NH3，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积分 数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入______mol N2 和________mol H2。 4.工业合成氨反应为：N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g），对其研究如下： （1）已知 H—H 键能为 436 kJ·mol－1，N—H 键能为 391 kJ·mol－1， 键的键能是 945.6 kJ·mol－ 1，则上述反应的 ΔH＝　　　　。 （2）上述反应的平衡常数 K 的表达式为______________________________。若反应方程式改写为： 1 2N2（g）＋3 2H2（g） NH3（g），在该温度下的平衡常数 K1＝　　　　（用 K 表示）。 （3）在 773 K 时，分别将 2 mol N2 和 6 mol H2 充入一个固定容积为 1 L 的密闭容器中，随着反应的进行， 气体混合物中 n（H2）、n（NH3）与反应时间 t 的关系如下表： t/min 0 5 10 15 20 25 30 n（H2）/mol 6.00 4.50 3.60 3.30 3.03 3.00 3.00 n（NH3）/mol 0 1.00 1.60 1.80 1.98 2.00 2.00 ①该温度下，若向同容积的另一容器中投入的 N2、H2、NH3 的浓度分别为 3 mol·L－1、3 mol·L－1、3 mol·L －1，则此时 v 正　　　　v 逆（填“大于”、“小于”或“等于”）。 ②由上述表中的实验数据计算得到“浓度—时间”的关系可用下图中的曲线表示，表示 c（N 2）—t 的曲线 是　　　　　。在此温度下，若起始充入 4 mol N2 和 12 mol H2，则反应刚达到平衡时，表示 c（H2）—t 的 曲线上相应的点为____________________________________。 答案 1（1）　正反应　减小　增大（2）　正反应　不变　不变（3）　正反应　增大　减小 答案 2　B 答案 3　(1)D　E　(2)0.5　0 答案 4　（1）－92.4 kJ·mol－1（2）K＝ c2（NH3） c（N2）·c3（H2）　K 1 2 或 K（3）①大于　②乙　B 【实践出真知】 一、 单项选择题 1. (2015·上海卷改编)已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如下图所示。下 列说法正确的是(　　) A. 加入催化剂，减小了反应的热效应 B. 加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率 C. H2O2分解的化学方程式：H2O2 H2O+O2 D. 反应物的总能量高于生成物的总能量 2. (2014·安徽卷)臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应为2NO2(g)+O3(g) N2O5(g)+O2(g)，反应在恒容 密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是(　　) A B C D 升高温度，平衡 常数减小 0~2 s 内 ， 反 应 速 率 为 v(NO2)=0.2 mol·L-1 t1时仅加入催化剂， 平衡正向移动 达到平衡时，仅改变 x，则x为c(O2) 2. (2015·四川卷)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO2(g) 2CO(g)。平 衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示。 已知：气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是 (　　) A. 550 ℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动 B. 650 ℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0% C. T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动 D. 925 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总 4. (2014·上海卷)只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是(　　) A. K值不变，平衡可能移动 B. K值变化，平衡一定移动 C. 平衡移动，K值可能不变 D. 平衡移动，K值一定变化 5. (2014·重庆卷)在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g) Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X) 随时间t变化的曲线如右图所示，下列叙述正确的是(　　) A. 该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量 B. T2下，在0~t1时间内，v(Y)= mol·L-1·min-1 C. M点的正反应速率v2大于N点的逆反应速率v1 D. M点时再加入一定量的X，平衡后X的转化率减小 6. (2015·天津卷)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入 1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应：X(g)+mY(g) 3Z(g)，平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g)，再次达到平 衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是(　　) A. m=2 B. 两次平衡的平衡常数相同 C. X与Y的平衡转化率之比为1∶1 D. 第二次平衡时，Z的浓度为0.4 mol·L-1 7. (2015·广东模拟)可逆反应2M(g)+N(g) 2X(g)，根据表中的数据可判断选项中图像错误的是(　　) p1(MPa) p2(MPa) 400 ℃ 99.6% 99.7% 500 ℃ 96.9% 97.8% A　 B 　 C　 D 8. (2015·河南模拟)已知可逆反应：4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 025 kJ·mol-1，若反应物 的起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是 (　　) A　　　 B 1 -a b t C　　　 D 9. 在密闭容器中进行反应：X(g)+3Y(g) 2Z(g)，有关下列图像的说法不正确的是(　　) 图1　 图2 　 图3　 图4 A. 依据图1可判断该反应的正反应为放热反应 B. 在图2中，虚线可表示使用了催化剂 C. 若正反应的ΔH<0，图3可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动 D. 由图4中气体平均相对分子质量随温度的变化情况，可推知正反应的ΔH>0 二、 非选择题 10. (2015·河南周口质检)焦炭与CO、H2均是重要的能源，也是重要的化工原料。 (1) 已知C、H2、CO的燃烧热(ΔH)分别为-393.5 kJ·mol-1、-285.8 kJ·mol-1、-283 kJ·mol-1，又知水的 汽化热为+44 kJ·mol-1。 ①焦炭与水蒸气反应生成CO、H2的热化学方程式为　 。 ②若将足量焦炭与2mol水蒸气充分反应，当吸收能量为191.7kJ时，则此时H2O(g)的转化率为　　　　　　　。 (2) 将焦炭与水蒸气置于容积为2 L的密闭容器中发生反应：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)，其中H2O、CO的物 质的量随时间的变化曲线如右下图所示。 ①第一个平衡时段的平衡常数是　　　　　，若反应进行到2 min时，改变了温度，使曲线发生如右图所示 的变化，则温度变化为　　　　　　　(填“升温”或“降温”)。 ②反应至5min时，若也只改变了某一个条件，使曲线发生如右图所示的变化，该条件可能是　　　　(填字 母)。 a. 增加了C　　　b. 增加了水蒸气 c. 降低了温度 d. 增大了压强 (3) 假设(2)中反应在第2 min时，将容器容积压缩至1 L，请在右图中绘制出能反映H2O、CO的物质的量变化 趋势的图像。 11.(2015·河南郑州模拟)二氧化锰是化学工业中常用的氧化剂和有机合成中的催化剂，其主要制备方法是 碳酸锰热分解，反应原理为2MnCO3+O2 2MnO2+2CO2。经研究发现该反应过程为①MnCO3 MnO+CO2↑、② 2MnO+O2 2MnO2。 回答下列问题： (1) 某温度下该平衡体系的压强为p，CO2、O2的物质的量分别为n1和n2，用平衡分压代替平衡浓度，写出碳 酸锰热分解反应的平衡常数表达式K=　　　　　(分压=总压×物质的量分数)；K与反应①、②的平衡常数K1、 K2关系为　　　　。 (2) 反应②在低温下能自发进行，则其ΔH　　　　(填“>”、“<”或“=”)0。 (3)某科研小组对碳酸锰热分解法制二氧化锰的条件(焙烧温度和气氛)进行了研究，获得如下三幅图。该制 备反应合适的焙烧温度为　　　，合适的含水量气氛条件为　　　　。 图1　在不同气氛中焙烧的反应效果　 　图2　反应温度与转化率的关系 图3　水分含量与转化率的关系 (4) 制备过程中会有副产物CO2产生，研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。 ①将CO2合成甲烷是碳减排的措施之一。 已知：CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)　　　ΔH=-41 kJ·mol-1 C(s)+2H2(g) CH4(g)　 ΔH=-73 kJ·mol-1 2CO(g) C(s)+CO2(g)　 ΔH=-171 kJ·mol-1 写出CO2与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式：　　　　　　　　　　　　 。 ②以CO2为原料还可以合成多种物质。工业上尿素[CO(NH2)2]由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应的化学方 程式为　　　　　　　　　　　　　　。当氨碳比 =3时，达平衡时CO2的转化率为60%，则NH3的平 衡转化率为　　　　。 12. (2015·江西四校联考)合成氨实验中，在体积为3 L的恒容密闭容器中，投入4 mol N2和9 mol H2在一定条 件下合成氨，平衡时仅改变温度测得的数据如下表所示。 已知：破坏1 mol N2(g)和3 mol H2(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2 mol NH3(g)中的化学键消耗的能 量。 (1) T1　　　　(填“>”、“<”或“=”)T2。 (2) 在T2 K时，经过10 min达到化学平衡状态，则0~10 min内H2的平均速率v(H2)=　　　　　　，平衡时N2的 转化率α(N2)=　　　　。 (3) 下列图像分别代表焓变(ΔH)、混合气体平均相对分子质量( )、N2体积分数[φ(N2)]和气体密度(ρ) 与反应时间的关系，其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的是　　　　(填字母)。 A　　　 B　　　 C　　 　 D 【课后检测答案】 1. D　2.A 3.B 4.D 5. C　6. D　7.C　【解析】　根据表中数据可知同一压强下温度越高M的转化率越低， 则正反应为放热反应；根据化学方程式可知同一温度下压强越大M的转化率越高，则A、B正确；增大压强平 衡将向正反应方向移动，有v正>v逆，C错误；升高温度平衡将向逆反应方向移动，D正确。 8. C　9. D　 10. (1) ①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.3 kJ·mol-1　②73% (2) ①0.017　升温　②b 3 2 (NH ) (CO ) n n M (3) 【解析】　 (2) ①根据图像可知，第一个平衡时段n(H2O)=1.2 mol，n(CO)=0.2 mol，根据方程式计算知n(H2)=0.2 mol，K= ≈0.017；观察图像知，2 min时改变条件后相同时间内H2O的消耗量和CO的生成量均增多， 表明反应速率加快，故升高温度。②改变条件的一瞬间，只有H2O的浓度增大而CO的浓度保持不变，故改变 的条件为增加水蒸气。 (3) 压缩容器容积的一瞬间，H2O、CO的物质的量没有变化，但随着压强增大，平衡将逆向移动，H2O的物质 的量增大而CO的物质的量减小，题目只要求能表示出变化的趋势，故不必考虑平衡时CO、H2O的物质的量具 体是多少。 11. (1) 　K= ·K2　(2) < (3) 350 ℃　含水量30% (4) ①CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-162 kJ·mol-1 ②2NH3+CO2 CO(NH2)2+H2O　40% 【解析】　(1)根据题意和题给化学方程式知，p(CO2)= ，p(O2)= ，代入碳酸锰分解反应的平 衡常数表达式K= = ；K1=p(CO2)，K2= ，K与K1、K2的关系为K= ·K2。 (2) 当ΔH-TΔS<0时反应自发进行，反应②为气体物质的量减少的反应，ΔS<0，且在低温下能自发进行， 则其ΔH<0。 (3) 根据图1知，在湿空气中反应速率快，碳酸锰的转化率高；根据图2知，反应在350 ℃时碳酸锰的转化率 最高；根据图3知，水分含量为30%时碳酸锰的转化率最高。 (4) ①将三个反应依次编号为①②③，②+③-①×2即可得到目标反应：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　 0.1 0.1 0.6 × 2 1 1 2 2 n ( ) p n n n+ 2 1K 1 1 2 n p n n+ 2 1 2 n p n n+ 2 2 2 ( ) ( ) p CO p O 2 1 1 2 2( ) pn n n n+ 2 1 ( )p O 2 1K ΔH=(-73 kJ·mol-1 )+(-171 kJ·mol-1 )-(-41 kJ·mol-1)×2=-162 kJ·mol-1。 ②设NH3的物质的量为3 mol，CO2的物质的量为1 mol，则达平衡时CO2转化了0.6 mol。 　　　　　　2NH3 +CO2 CO(NH2)2+H2O 起始/mol： 3　 1　　 0　　 0 转化/mol： 1.2　 0.6　 0.6　 0.6 则氨的平衡转化率为 ×100%=40%。 12. (1) <　(2) 0.1 mol·L-1·min-1　25%　(3) BC 【解析】　(1) T2到T1变化时，氨气的物质的量增大，说明平衡正向移动，而正反应是放热反应，所以是降 低温度，则T1